Спасибо за советы, всю ночь тестировал различные способы запуска.
Пришел к следующему выводу: может, под никсами mod_wsgi работает быстрее, но под виндой он запускается только в embded-режиме. В результате, проксирование апачем торнадо-сервера отрабатывает быстрее. Прирост становится еще больше, если запустить 4 экземпляра торнадо-сервера на разных портах и настроить в апаче балансировку. Время и кол-во запросов различается примерно в 2.5 раза в пользу торнадо-решения.